KR101214009B1 - System for signal detection of specimen using magnetic resistance sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자기저항센서를 이용한 검출시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 검출시스템은 자성입자가 결합된 검체의 자기적 성분을 감지하는 자기저항센서와 상기 검체에 외부자기장을 인가하며 내부에 검체고정부의 입출공간이 형성되는 외부자기장인가장치를 포함하며, 상기 외부자기장 인가장치와 연결되어 상기 입출공간 내에 인입된 상기 검체고정부의 위치로 상기 외부자기장 인가장치를 이동시키는 Y축 구동모듈, 상기 자기저항센서와 연결되어 상기 입출공간 내에 인입된 상기 검체고정부의 위치까지 상기 자기저항센서를 수직이동시키는 Z축 구동모듈을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면 검체의 신호 측정을 위해 자기저항센서의 수직 상하 이동시, 이동거리 및 이동속도를 세밀하게 제어 가능하여 보다 정밀한 측정결과를 구현할 수 있으며, 외부자기장 인가장치를 움직일 수 있도록 구현함으로써 다수의 검체에 대한 신호 측정을 수행할 수 있게 되어 효율성이 증대되는 효과가 있다.The present invention relates to a detection system using a magnetoresistive sensor, the detection system according to the present invention is applied to the magnetic resistance sensor for detecting the magnetic component of the sample to which the magnetic particles are coupled and the external magnetic field to the sample and the internal A Y-axis driving module including an external magnetic field applying device having a government entrance / exit space formed thereon, and connected to the external magnetic field application device to move the external magnetic field application device to a position of the specimen fixing part inserted into the entry / exit space; And a Z-axis driving module connected to the magnetoresistive sensor to vertically move the magnetoresistive sensor to the position of the specimen fixing portion inserted into the entry and exit space.
According to the present invention, when the magnetoresistive sensor moves vertically and vertically to measure the signal of the specimen, the precise movement of the moving distance and the moving speed can be precisely realized to realize more accurate measurement results. It is possible to perform the signal measurement on the sample has the effect of increasing the efficiency.
Description
본 발명은 자기저항센서를 이용하여 자성입자를 정량적으로 측정하는 고감도 검출시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high sensitivity detection system for quantitatively measuring magnetic particles using a magnetoresistive sensor.
액체샘플, 예를 들면 요 또는 혈액시료에서 단일 또는 복수의 물질의 존재를 검사 또는 조사하는 장치를 진단키트 또는 측정카트리지라 한다. 구체적으로는 현대의 진단 사업 분야는 현장검사(Point-Of-Care Testing: POCT) 하나로 통합되고 있다. 현장검사(Point-Of-Care Testing: POCT)는 중앙화된 검사실 외에서 이루어지는 검사로 전문지식이 없는 일반인도 사용이 가능한 장비를 말한다. 현재에는 병원에서 현장 및 개인으로 진단 영역이 확장되고 있는 추세이다.A device for testing or examining the presence of a single or a plurality of substances in a liquid sample, such as a urine or blood sample, is called a diagnostic kit or measuring cartridge. Specifically, the modern diagnostic business is being integrated into one point-of-care testing (POCT). Point-Of-Care Testing (POCT) refers to equipment that can be used by the general public without specialized knowledge. Currently, the diagnosis area is expanding from the hospital to the field and the individual.
이러한 진단키트를 이용하여 일정한 진단을 수행하는 의료기기 또는 검출기기는 전기화학식 혈액분석기나 광학식 혈액분석기, 자기장측정방식의 측정기기 등이 있으며, 전기화학식 혈액분석기는 측정카트리지로부터의 전압, 전류, 저항 값을 도출해 이를 측정에 이용하는 원리로 구동되며, 광학식 혈액분석기는 측정 카트리지 시험선(Test Line)의 이미지를 획득하고, 이 획득 이미지의 픽셀강도(Pixel Intensity)를 측정하는 방식으로 구동되게 된다. Medical devices or detectors that perform a constant diagnosis using such a diagnostic kit include an electrochemical blood analyzer, an optical blood analyzer, and a magnetic field measuring device. An electrochemical blood analyzer includes voltage, current, and resistance from a measurement cartridge. It is driven by the principle of deriving the value and using it for the measurement, and the optical hematology analyzer is driven by acquiring an image of the test cartridge test line and measuring the pixel intensity of the acquired image.
도 1은 자기저항센서의 측정 또는 센싱(sensing) 원리를 설명한 개념도이다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 자기저항센서 중 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서를 이용한 센싱 원리를 일례로 설명하기로 한다. 이는 스핀 밸브 타입(Spin-valve type)의 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR) 디바이스를 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 자기저항센서는 두 개의 강자성체 금속층 사이에 비자성 금속층이 끼어 있는 형태로 첫 번째 층의 강자성층 금속층의 자력은 고정되어 있고, 두 번째 층의 강자성체의 자력을 가변적으로 조정하여 첫 번째 층과 자력이 평행할 경우 오직 특정방향으로 스핀이 배향된 전자만이 도체를 통과하는 원리를 이용한다. 즉, 두 강자성층의 자화 방향의 정렬에 따라 재료 내부에서 유도되는 전기저항의 차이, 또는 전위차가 발생하고 이것을 디지털 신호로 인식하게 된다. 층간 물질이 도체인 경우가 바로 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR) 디바이스에 해당된다. 이러한 자기저항센서를 이용한 검출기기는 측면 유동 멤브레인(lateral flow membrane)에 축적된 자성입자를 거대 자기저항센서를 이용하여 정량적으로 측정할 수 있는 고감도의 현장검사 기기이다.1 is a conceptual diagram illustrating a principle of measuring or sensing a magnetoresistive sensor. However, for convenience of description, a sensing principle using a giant magneto resistance (GMR) sensor among the magnetoresistive sensors will be described as an example. This shows a spin-valve type Giant Magneto Resistance (GMR) device. As shown, the magnetoresistive sensor has a nonmagnetic metal layer sandwiched between two ferromagnetic metal layers. The magnetic force of the ferromagnetic metal layer of the first layer is fixed, and the magnetic force of the ferromagnetic material of the second layer is variably adjusted. When the first layer and the magnetic force are parallel, the principle that only electrons spin-oriented in a specific direction passes through the conductor. That is, according to the alignment of the magnetization directions of the two ferromagnetic layers, a difference in electrical resistance, or a potential difference, induced inside the material is generated and recognized as a digital signal. When the interlayer material is a conductor, it corresponds to a Giant Magneto Resistance (GMR) device. The detector using the magnetoresistive sensor is a high-sensitivity field inspection device capable of quantitatively measuring magnetic particles accumulated in a lateral flow membrane using a giant magnetoresistive sensor.
하지만 이와 같은 자기저항센서를 사용하는 검출기기의 경우, 검체와 자기저항센서의 거리에 따라 센서의 감도가 크게 영향을 받게 된다. 또한 검체의 신호 측정시 검체가 고정된 검체고정부(예컨대 진단키트)를 이동하면서 측정하기 때문에 측정시 검체고정부의 흔들림은 센서의 감도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 보다 자동화되고, 정량적인 측정품질을 구현할 수 있는 검출기기의 필요성이 대두되고 있다.However, in the case of a detector using such a magnetoresistive sensor, the sensitivity of the sensor is greatly affected by the distance between the sample and the magnetoresistive sensor. In addition, since the sample is measured while moving a fixed sample fixing part (for example, a diagnostic kit) when measuring the signal of the sample, the shaking of the sample fixing part during the measurement may greatly affect the sensitivity of the sensor. Accordingly, there is a need for a detector that can realize more automated and quantitative measurement quality.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자기저항센서를 이용한 검체의 신호검출 시스템을 제공하되, 자기저항센서에 인가되는 자기장의 방향을 자기저항센서의 Y축 방향과 Z축 방향에서 인가하여 센서의 감도 성능이 최대화할 수 있으며, 검체고정부를 수평이동하고 자기저항센서의 수직 상하 이동시 이동거리 및 이동속도를 세밀하게 제어할 수 있도록 구현하여 보다 정밀한 측정결과를 얻을 수 있도록 하고, 또한 다수의 검체에 대하여 멀티측정을 수행할 수 있는 검출시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a signal detection system of a specimen using a magnetoresistive sensor, the direction of the magnetic field applied to the magnetoresistive sensor in the Y axis direction and Z axis direction of the magnetoresistance sensor When applied, the sensitivity performance of the sensor can be maximized, and it is possible to obtain a more precise measurement result by moving the sample fixing horizontally and precisely controlling the moving distance and moving speed when moving the magnetoresistance sensor vertically and vertically. Another object of the present invention is to provide a detection system capable of performing multiple measurements on a plurality of samples.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템은, 자성입자가 결합된 검체를 고정하는 검체고정부; 상기 검체에 외부자기장을 인가하고, 내부에 상기 검체고정부의 입출공간이 형성된 외부자기장 인가장치; 상기 외부자기장에 따른 검체의 자기적 성분을 검출하는 자기저항센서; 상기 외부자기장 인가장치와 연결되어 상기 입출공간 내에 인입되는 상기 검체고정부의 위치로 상기 외부자기장 인가장치를 이동시키는 Y축 구동모듈; 상기 자기저항센서와 연결되어 상기 입출공간 내에 인입되는 상기 검체고정부의 위치까지 상기 자기저항센서를 수직이동시키는 Z축 구동모듈; 을 포함한다.As a means for solving the above problems, a detection system using a magnetoresistive sensor of the present invention, the specimen fixing portion for fixing the sample to which the magnetic particles are coupled; An external magnetic field applying device for applying an external magnetic field to the sample and having an entrance space of the sample fixing part therein; A magnetoresistive sensor for detecting a magnetic component of the sample according to the external magnetic field; A Y-axis driving module connected to the external magnetic field applying device to move the external magnetic field applying device to a position of the specimen fixing part which is inserted into the entry / exit space; A Z-axis driving module connected to the magnetoresistive sensor to vertically move the magnetoresistive sensor to a position of the specimen fixing part that is inserted into the entry / exit space; .
본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템에 있어서 상기 Y축 구동모듈은, 상기 외부자기장 인가장치를 지지하는 제1지지부; 상기 입출공간 내 상기 검체고정부의 위치로 상기 외부자기장 인가장치를 이송하는 Y축 구동모터; 상기 Y축 구동모터 및 상기 제1지지부와 연결되어 상기 Y축 구동모터의 동력을 상기 제1지지부로 전달하는 제1연결부; 를 포함할 수 있다.In the detection system using a magnetoresistive sensor of the present invention, the Y-axis driving module includes: a first support part supporting the external magnetic field applying device; A Y-axis driving motor for transferring the external magnetic field applying device to the position of the specimen fixing part in the entry / exit space; A first connection part connected to the Y-axis drive motor and the first support part to transfer power of the Y-axis drive motor to the first support part; It may include.
아울러 상기 제1연결부는, 상기 Y축 구동모터의 구동축과 연결되어 회전하는 회전유닛; 상기 회전유닛의 중심을 벗어난 위치에 형성되어 상기 제1지지부와 연결되는 돌출유닛; 을 포함할 수 있다.In addition, the first connection portion, the rotary unit is connected to the drive shaft of the Y-axis drive motor to rotate; A protruding unit formed at a position outside the center of the rotating unit and connected to the first support part; . ≪ / RTI >
또한 상기 Y축 구동모듈은, 일측이 상기 제1지지부와 연결되어 상기 외부자기장 인가장치의 흔들림을 방지하는 제1탄성유닛; 을 더 포함할 수 있다.The Y-axis driving module may include: a first elastic unit having one side connected to the first support part to prevent shaking of the external magnetic field applying device; As shown in FIG.
본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템에 있어서, 상기 Z축 구동모듈은, 일측에 상기 자기저항센서가 결합된 제2지지부; 상기 입출공간 내에 인입된 상기 검체고정부의 위치로 상기 자기저항센서를 수직이송하는 Z축 구동모터; 상기 Z축 구동모터 및 상기 제2지지부와 연결되어 상기 Z축 구동모터의 동력을 상기 제2지지부로 전달하는 제2연결부; 를 포함할 수 있다.In the detection system using a magnetoresistive sensor of the present invention, the Z-axis drive module, the second support portion coupled to the magnetoresistive sensor on one side; A Z-axis driving motor for vertically transferring the magnetoresistive sensor to the position of the specimen fixing portion inserted into the entry space; A second connection part connected to the Z axis driving motor and the second support part to transfer power of the Z axis driving motor to the second support part; It may include.
아울러 상기 제2연결부는, 상기 Z축 구동모터의 구동축과 면접촉하는 부분에 형성된 피치조절유닛; 을 포함할 수 있다.In addition, the second connection portion, the pitch control unit formed in the portion in contact with the drive shaft of the Z-axis drive motor; . ≪ / RTI >
또한 상기 Z축 구동모듈은, 일측이 상기 제2지지부와 연결되어 상기 자기저항센서의 흔들림을 방지하는 제2탄성유닛; 을 더 포함할 수 있다.The Z-axis driving module may further include: a second elastic unit having one side connected to the second support part to prevent shaking of the magnetoresistive sensor; As shown in FIG.
더불어 상기 Z축 구동모듈은, 상기 제2지지부의 일측에 형성되어 상기 자기저항센서의 위치를 감지하는 감지부; 를 더 포함할 수 있다.In addition, the Z-axis drive module, the sensing unit is formed on one side of the second support portion for detecting the position of the magnetoresistive sensor; As shown in FIG.
상술한 본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템은, 상기 검체고정부를 수용하여 상기 자기저항센서의 하부로 수평이동을 수행하는 X축 구동모듈; 을 더 포함할 수 있다.The detection system using the magnetoresistive sensor of the present invention described above, the X-axis drive module for receiving the specimen fixing portion to perform horizontal movement to the lower portion of the magnetoresistive sensor; As shown in FIG.
더불어 상기 X축 구동모듈은, 상기 검체고정부를 수용하는 홀더유닛; 상기 홀더유닛을 상기 자기저항센서의 하부로 이동시키는 이송유닛과 X축 구동모터; 를 포함할 수 있다.In addition, the X-axis drive module, the holder unit for receiving the specimen fixing; A transfer unit and an X-axis driving motor for moving the holder unit below the magnetoresistive sensor; It may include.
본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템은, 상기 자기저항센서의 검출신호를 분석하고, 상기 구동모듈의 동작을 제어하는 제어부; 를 더 포함할 수 있다.The detection system using the magnetoresistive sensor of the present invention, the control unit for analyzing the detection signal of the magnetoresistive sensor, and controls the operation of the drive module; As shown in FIG.
또한 상기 검체고정부는, 항원을 포함하는 바이오 물질이 고정된 측정 카트리지 또는 멤브레인 일 수 있다.In addition, the sample fixing unit may be a measurement cartridge or a membrane in which the biomaterial containing the antigen is fixed.
더불어 상기 검체고정부는, 상기 검체를 수용하는 검출영역이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.In addition, the specimen fixing unit may be provided with at least one detection area for receiving the specimen.
본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템은, 상기 검출시스템을 수용하는 케이스; 상기 케이스의 외부로 상기 검출신호의 분석결과를 디스플레이하는 디스플레이부; 상기 검출신호의 분석결과를 외부로 출력할 수 있는 프린터부; 를 더 포함할 수 있다.The detection system using a magnetoresistive sensor of the present invention, the case containing the detection system; A display unit which displays an analysis result of the detection signal to the outside of the case; A printer unit for outputting an analysis result of the detection signal to the outside; As shown in FIG.
본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템에 있어서, 상기 외부자기장 인가장치는, 상기 자기저항센서에 제1방향인 수평방향(Y축)으로 자기장을 인가시키는 제1인가유닛(211); 상기 자기저항센서에 제2방향인 수직방향(Z축)으로 자기장을 인가시키는 제2인가유닛(212); 을 포함할 수 있다.In the detection system using the magnetoresistive sensor of the present invention, the external magnetic field applying device includes: a first applying unit (211) for applying a magnetic field to the magnetoresistive sensor in a horizontal direction (Y axis) in a first direction; A second application unit (212) for applying a magnetic field to the magnetoresistive sensor in a vertical direction (Z axis) in a second direction; . ≪ / RTI >
아울러 상기 제1인가유닛은, 솔레노이드 코일, 헬름홀츠(Helmholtz) 코일, 전자석 요크, 영구자석 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the first application unit may include one or more of a solenoid coil, a Helmholtz coil, an electromagnet yoke, and a permanent magnet.
또한 상기 제2인가유닛은, 솔레노이드 코일, 헬름홀츠(Helmholtz) 코일, 전자석 요크 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the second application unit may include one or more of a solenoid coil, a Helmholtz coil, and an electromagnetic yoke.
더불어 상기 제2인가유닛에 발생되는 자기장은 직류(DC)전류에 의해 형성될 수 있다.In addition, the magnetic field generated in the second application unit may be formed by a direct current (DC) current.
본 발명의 자기저항센서를 이용한 검출시스템에 있어서, 상기 자기저항센서는 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서로 구성될 수 있다.In the detection system using a magnetoresistive sensor of the present invention, the magnetoresistive sensor may be configured as a Giant Magneto Resistance (GMR) sensor.
본 발명에 따르면 검체의 신호 측정을 위해 자기저항센서의 수직 상하 이동시, 이동거리 및 이동속도를 세밀하게 제어 가능하여 보다 정밀한 측정결과를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the vertical resistance movement of the magnetoresistive sensor for measuring the signal of the specimen, it is possible to finely control the moving distance and the moving speed to implement a more accurate measurement results.
또한 본 발명에 따르면, 외부자기장 인가장치를 움직일 수 있도록 구현함으로써 다수의 검체에 대한 신호 측정을 수행할 수 있게 되어 효율성이 증대되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by implementing the external magnetic field applying device to move it is possible to perform a signal measurement for a plurality of samples has the effect of increasing the efficiency.
더불어 본 발명에 따르면, 자기저항센서에 인가되는 자기장의 방향을 자기저항센서의 Y축 방향과 Z축 방향에서 인가하여 센서의 감도 성능이 최대화할 수 있다.In addition, according to the present invention, by applying the direction of the magnetic field applied to the magnetoresistive sensor in the Y-axis direction and the Z-axis direction of the magnetoresistive sensor can maximize the sensitivity performance of the sensor.
아울러 본 발명에 따르면, 비접촉식의 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서를 활용하여 검체에 대한 센싱을 통해 효율적인 생체진단을 수행할 수 있다. 이에 현장검사(Point-Of-Care Testing: POCT)에 사용되는 멤브레인을 진단키트에 설치하여 효과적인 멤브레인 측정을 위한 측정기구를 개발할 수 있는 효과도 있으며, 시스템의 구동시 직류 전원전압만을 이용하여 종래의 홀센서에 비해 적은 전력으로도 구동이 가능한 바, 경제적인 장점도 구현된다.In addition, according to the present invention, by using a non-contact giant magneto-resistance (GMR) sensor it is possible to perform efficient bio-diagnosis through sensing the sample. Therefore, the membrane used for point-of-care testing (POCT) can be installed in the diagnostic kit to develop a measuring instrument for effective membrane measurement. Compared to the Hall sensor, it can be driven with less power, resulting in economic advantages.
도 1은 자기저항센서의 측정 원리를 설명한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 검출시스템의 구성을 도시한 블럭 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 검출시스템의 외부 형상에 대한 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 검출시스템의 내부 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 Y축 구동모듈에 대한 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 Y축 구동모듈에 탄성유닛이 부착된 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 Z축 구동모듈에 대한 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 도 7의 Z축 구동모듈의 동작에 따른 자기저항센서의 이동을 도시한 것이다.
도 9는 도 7의 Z축 구동모듈에 탄성유닛이 부착된 실시예를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 검출시스템으로 검체의 출력신호를 측정하는 원리를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating a measuring principle of a magnetoresistive sensor.
2 is a block diagram showing the configuration of a detection system according to the present invention.
3 shows an embodiment of the outer shape of the detection system according to the invention.
4 illustrates an internal configuration of the detection system of FIG. 3.
5 illustrates an embodiment of a Y-axis drive module of the present invention.
FIG. 6 illustrates an embodiment in which an elastic unit is attached to the Y-axis driving module of FIG. 5.
7 shows an embodiment of a Z-axis drive module of the present invention.
FIG. 8 illustrates the movement of the magnetoresistive sensor according to the operation of the Z-axis driving module of FIG. 7.
FIG. 9 illustrates an embodiment in which an elastic unit is attached to the Z-axis driving module of FIG. 7.
10 shows the principle of measuring the output signal of the specimen with the detection system according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한 후술되는 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the embodiments described herein and the configurations shown in the drawings are only a preferred embodiment of the present invention, and that various equivalents and modifications may be made thereto at the time of the present application. In addition, in describing the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of related known functions or configurations may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the meaning of each term will be interpreted based on the contents throughout the present specification. The same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 자기저항센서를 이용한 검출시스템(이하, '검출시스템')을 도시한 블럭 개념도이다.2 is a block diagram illustrating a detection system (hereinafter, a detection system) using a magnetoresistive sensor according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 검출시스템은 검체고정부(600), 외부자기장 인가장치(100), 자기저항센서(200), Y축 구동모듈(400), Z축 구동모듈(500)을 포함하여 구성된다. 또한 본 발명에 따른 검출시스템은 X축 구동모듈(300), 제어부(800)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 검체고정부(600)를 제외한 나머지 구성들은 검출기기(10)내에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 2, the detection system according to the present invention includes a
검체고정부(600)는 검출영역이 구비되어 자성입자와 결합한 검체(700)를 고정한다. 검체고정부(600)는 그 형태가 항원을 포함하는 바이오 물질이 고정된 측정 카트리지(진단키트) 또는 멤브레인일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 검출영역이 구비되고 검체(700)를 수용할 수 있는 모든 것을 포함하는 개념으로 해석되어야 한다. 또한 검체고정부(600)는 적어도 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 검출영역을 포함하여 한번의 측정수행 과정으로 둘 이상의 측정결과를 얻을 수 있도록 구성될 수 있다.The
외부자기장 인가장치(100)는, 검체(700)의 자기적 성분을 감지하기 위하여 외부에서 자기장을 인가하는 장치로서, 내측에 검체(700)를 고정하는 검체고정부(600)가 위치할 수 있도록 입출공간이 형성되어 있다. 외부자기장 인가장치(100)는 자기저항센서(200)에 제1방향인 수평방향으로 자기장을 인가시키는 제1인가유닛과, 자기저항센서(200)에 제2방향인 수직방향으로 자기장을 인가시키는 제2인가유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 물론 상술한 수평방향 및 수직방향은 상기 자기저항 센서의 입면에 반드시 수직만을 의미하는 것이 아니라, 일정 정도의 입사방향의 유동성을 구비하는 것을 포함하는 개념이다. 또한, 상기 제2인가유닛은 전류를 통해 자기장의 변화를 줄 수 있도록 구현할 수 있도록 함이 바람직하다. 상기 수평방향(Y축) 자기장의 범위 또는 자기저항센서(200)가 반응 가능한 범위는 2~30가우스(Gauss)로 형성하고, 상기 수직방향(Z축)에 인가되는 자기장은 1200 ~ 1800 가우스(Gauss)의 범위에서 형성할 수 있다.The external magnetic
또한 상기 제1인가유닛은, 자기장발생유닛이 솔레노이드 코일, 헬름홀츠(Helmholtz) 코일, 전자석 요크, 영구자석 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수로 이루어져 고정적인 자기장을 인가하는 구성으로 구현할 수 있으며, 상기 제2인가유닛은, 자기장발생유닛이 솔레노이드 코일, 헬름홀츠(Helmholtz) 코일, 전자석 요크 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수로 이루어질 수 있다. 또한 제2인가유닛은 직류(DC)전류에 의해 자기장을 발생시킬 수 있다.In addition, the first application unit, the magnetic field generating unit may be implemented in a configuration for applying a fixed magnetic field consisting of any one or more selected from the solenoid coil, Helmholtz coil, electromagnet yoke, permanent magnet, the second The applying unit may include any one or a plurality of magnetic field generating units selected from solenoid coils, Helmholtz coils, and electromagnet yokes. In addition, the second application unit may generate a magnetic field by a direct current (DC) current.
이러한 구조를 통해 검체(700)를 검체고정부(600)에 마운팅(mounting)하고, 외부자기장 인가장치(100)에서 외부자기장을 인가하고, 자기저항센서(200)에서 자기적 성분(자성입자)와 결합한 검체(700)에 대한 자기신호를 감지하여 전기적 성분으로 분리하고 분석할 수 있도록 한다. 여기서 자성입자는 10~100emu/g의 자화값을 구비할 수 있으며, 이러한 경우 상기 자성입자는 그 특성이 초상자성(superparamagnetism) 또는 상자성(paramagnetism)일 수 있다. Through such a structure, the
상기 자기저항센서(200)에 적어도 하나의 방향으로 자기장을 인가하는 외부자기장 인가장치(100)를 이용함으로써, 검체(700)와 결합한 자성입자가 받는 자기력의 세기가 수평 방향과 수직 방향의 인가된 자기장의 합의 세기이므로, 검체(700)의 자화력을 높여 감도를 향상시킬 수 있다. By using the external magnetic
즉 자기저항센서(200)는 외부자기장 인가장치(100)에 의하여 외부자기장이 인가된 검체(700)의 자기적 성분을 검출한다. 검체(700)와 결합한 자성입자는 그 단독으로는 자기장을 형성하지 않으므로 외부자기장 인가장치(100)를 통해 수직자기장 및 수평자기장을 인가할 필요가 있다. 일 예로 자기저항센서(200)가 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서인 경우, 기본적으로 자기장의 세기가 0에서 양(+)의 방향으로 변할 때와 0에서 음(-)의 방향으로 변할 때, 모두 같은 부호의 전압값을 발생시키므로 그 차이를 구분하지 못한다. 또한 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서는 다른 자기장 센서와 마찬가지로 히스테리시스(Hysteresis)를 갖게 된다. 하지만 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서의 동작 시 일정한 수평방향 (센서의 감지방향과 동일)의 자기장을 인가해 주면 0에서 양(+)의 방향으로 변할 때와 0에서 음(-)의 방향으로 변할 때를 구분할 수 있게 되며 (예를 들면, 0에서 양(+)의 방향으로 변할 때는 0일 때의 센서 출력보다 큰 전압, 0에서 음(-)의 방향으로 변할 때는 0일때의 센서 출력보다 작은 전압) 또한 히스테리시스(Hysteresis)를 최소화 할 수 있다. 수직자기장의 인가는 검체(700)와 결합한 자성입자의 자화의 정도를 크게 할 수 있어 센서의 측정감도를 향상시킬 수 있다. That is, the
본 발명의 자기저항센서(200)는 정상자기저항(Ortrinary Magnetoresistance, OMR)센서, 이방성 자기저항(Anisotropic Magnetoresistance, AMR)센서, 거대 자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서, 초거대자기저항(Colossal Magnetoresistance, CMR)센서, 터널링자기저항(Tunnelling Magnetoresistance, TMR)센서, MJT (Magnetic Tunneling Junction)센서, 평면홀저항(Planar Hall Resistance)센서 중 선택되는 어느 하나를 이용함이 바람직하다. 특히 더욱 바람직하게는 상술한 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서를 활용할 수 있다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.The
X축 구동모듈(300)은 검체고정부(600)을 수용하여 자기저항센서(200)의 하부로 수평이동(X축 방향)을 수행할 수 있다. 즉 X축 구동모듈(300)은 보다 효율적인 측정을 위해 검체(700)가 마운팅된 검체고정부(600)를 외부자기장 인가장치(100)에 의해 자기장이 형성되고 자기저항센서(200)로 자기적 성분을 검출 할 수 있는 영역으로 이송하는 역할을 수행한다. X축 구동모듈(300)은 검체고정부(600)을 수용하는 홀더유닛, 홀더유닛을 자기저항센서(200)의 하부로 이동시키는 이송유닛, 이송유닛에 동력을 전달하는 X축 구동모터를 포함하여 구성될 수 있으며, 자세한 내용은 도 4의 설명에서 서술한다.The X-axis driving module 300 may receive the
Y축 구동모듈(400)은 외부자기장 인가장치(100)를 좌우방향(Y축 방향)으로 움직이게 함으로써 다수의 검체고정부(600) 또는 다수의 검체(700)에 대하여 측정을 가능하게 하는 역할을 한다. Y축 구동모듈은 외부자기장 인가장치(100)를 지지하는 제1지지부, 외부자기장 인가장치(100)를 좌우방향으로 움직이는 Y축 구동모터, Y축 구동모터의 동력을 제1지지부로 전달하는 제1연결부를 포함하여 구성될 수 있으며, 자세한 내용은 도 5 및 도 6의 설명에서 서술한다.The Y-axis drive module 400 moves the external magnetic
Z축 구동모듈(500)은, 검체고정부(600)가 자기저항센서(200)의 하부영역에 위치하면 고감도로 측정을 수행하기 위해 자기저항센서(200)가 검체고정부(600)에 접근할 수 있도록 상하이동(Z축 방향)을 수행하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 Z축 구동모듈(500)이 자기저항센서(200)를 상하이동 시키는 경우를 예시로 설명하나, Z축 구동모듈(500)이 검체고정부(600)를 상하이동 시키는 구성으로도 구현 가능함은 당업자에게 자명하다. Z축 구동모듈(500)은 자기저항센서(200)가 결합되어 있는 제2지지부, 검체고정부(600)의 위치로 자기저항센서(200)를 상하 이송하는 Z축 구동모터, Z축 구동모터의 동력을 제2지지부로 전달하는 제2연결부를 포함하여 구성될 수 있으며, 자세한 내용은 도 7 내지 도 8의 설명에서 서술한다.In the Z-axis driving module 500, when the
제어부(800)는 검출시스템의 동작을 전체적으로 제어하는 역할을 하며, 이러한 동작을 수행하는 프로세서 등을 포함할 수 있다. 예컨대 외부자기장 인가장치(100)의 동작, 구동모듈(11)의 동작, 자기저항센서(200)로 감지한 자기신호의 분석 등 전반적인 진단기기(10)의 기능을 제어할 수 있다. The
도 3은 본 발명에 따른 검출시스템의 외부 형상에 대한 실시예를 도시한 것이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 검체고정부(600), 예컨대 진단키트를 삽입할 수 있도록 홀더유닛(310)의 일단이 외부로 돌출될 수 있으며, 디스플레이부(D), 프린팅부(P), 케이스부(C)를 더 포함할 수 있다.3 shows an embodiment of the outer shape of the detection system according to the invention. 2 and 3, one end of the
여기서 디스플레이부(D)는 제어부(800)의 제어에 따라 검출완료 후의 결과를 시각적으로 확인할 수 있도록 표시할 수 있다. 본 발명의 디스플레이부(D)는 LCD(Liquid Crystal Display), TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diodes), OLED(Organic Light Emitting Diodes), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 액정 등의 표현수단을 포함할 수 있다. 이러한 표현수단이 터치스크린으로 이루어진 경우, 입력장치와 표현장치로서의 기능을 동시에 수행하게 된다.Here, the display unit D may display the result after the detection is completed under the control of the
또한 프린팅부(P)는 제어부(800)의 제어에 따라 검출완료 후의 결과를 프린팅 할 수 있는 장치로서, 도트 매트릭스방식, 잉크젯방식, 레이저방식, 염료승화형 열전사방식 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 방식으로 기능을 수행 할 수 있다. In addition, the printing unit P is a device capable of printing a result after completion of detection under the control of the
더불어 케이스부(C)는 본 발명의 검출시스템을 감싸고 있으며, 측정 과정에 영향을 주지 않도록 비자성 물질로 구성됨이 바람직하다.In addition, the case portion (C) surrounds the detection system of the present invention and is preferably made of a nonmagnetic material so as not to affect the measurement process.
도 4는 도 3의 검출시스템의 내부 구성을 도시한 것이다.4 illustrates an internal configuration of the detection system of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 홀더유닛(310)에 검체고정부(600)가 삽입되면, 제어부(800)에서는 외부자기장 인가장치(100)의 하부에 형성되는 자기장 영역으로 검체고정부(600)를 X축 방향 수평이동(R3방향으로 왕복이동)시킬 수 있으며, 이러한 수평이동은 X축 구동모듈(300)에 의해 구동될 수 있다. 예컨대 X축 구동모듈(300)은 홀더유닛(310)를 수평이동 할 수 있도록 하는 벨트와 같은 이송유닛(320)에 X축 구동모터(330)의 구동력(R1방향으로 회전)을 전달하여 홀더유닛(310)에 장착된 검체고정부(600)를 외부자기장 인가장치(100)의 하부로 이송할 수 있도록 한다. 이때 홀더유닛(310)은 가이드레일(340)을 따라 이동하게 된다.3 and 4, when the
X축 구동모듈(300)의 구동으로 외부자기장 인가장치(100)의 하부에 형성되는 자기장 영역에 홀더유닛(310)이 도착하면, 제어부(800)는 Z축 구동모듈(500)을 구동하여 제2지지유닛(510)을 상하로 이동할 수 있도록 Z축 구동모터(530)을 구동시킬 수 있다. 여기서 제2지지유닛(510)은 자기저항센서(200)를 상하로 이동(R2방향으로 상하 이동)할 수 있도록 자기저항센서(200)를 지지하고 있으며, 자기저항센서(200)는 제2지지유닛(510)의 말단에 부착되어 있다. 제2지지유닛(510)에 의해 하강하는 자기저항센서(200)는, 홀더유닛(310)에 장착되어 고정된 검체고정부(600)의 상부에 정지하여, 자기신호를 측정할 수 있게 된다. When the
한편 보다 정확한 측정을 위해서 X축 구동모듈(300)을 제어부(800)를 통해 제어하여, 자기저항센서(200)의 측정방향과 동일한 방향으로 홀더유닛(310)을 왕복운동시킴으로써, 변화되는 자기장의 전기적 신호 최대값을 자기저항센서(200)로 측정함이 바람직하다. 이후 측정된 검체(700)의 자기신호는 제어부(800)로 보내지고, 이후 디스플레이부(D)를 통해 결과값이 도출되게 된다. 또한 프린팅부(P)를 통해 도출된 결과값을 프린팅 할 수도 있게 된다.On the other hand, for more accurate measurement by controlling the X-axis drive module 300 through the
한편 검체고정부(600)에 둘 이상의 검출영역이 구비되어 있는 경우, Y축 구동모듈(400)은 제어부(800)의 제어를 통해 외부자기장 인가장치(100)를 Y축 방향(R4방향)으로 이동시켜, 각 검출영역에 고정된 검체(700)에 대하여 멀티 측정을 수행할 수 있게 된다. Y축 구동모듈(400)에 대한 자세한 내용은 도 5 및 도 6의 설명에서 서술한다.On the other hand, when the
도 5는 본 발명의 Y축 구동모듈에 대한 실시예를 도시한 것으로서 (a)는 Y축 구동모듈의 사시도, (b)는 Y축 구동모듈의 확대도, (c)는 Y축 구동모듈에 포함된 제1연결부의 구조 및 동작원리를 나타낸 도면, (d)는 멀티 측정시 사용하게 되는 진단키트의 예시이다. Figure 5 shows an embodiment of the Y-axis drive module of the present invention (a) is a perspective view of the Y-axis drive module, (b) is an enlarged view of the Y-axis drive module, (c) is a Y-axis drive module Figure showing the structure and operation principle of the included first connector, (d) is an example of a diagnostic kit to be used in the multi-measurement.
도 3 내지 도 5를 참조하면, Y축 구동모듈(400)은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 외부자기장 인가장치(100)를 지지하는 제1지지부(410), 외부자기장 인가장치(100)를 이송하는 Y축 구동모터(430), Y축 구동모터(430) 및 제1지지부(410)와 연결되어 Y축 구동모터(430)의 동력을 제1지지부(410)로 전달하는 제1연결부(450)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 Y축 구동모터(430)는 DC모터인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 3 to 5, the Y-axis driving module 400 may include a
한편 제1연결부(450)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 Y축 구동모터(430)의 구동축(431)과 연결되어 회전하는 회전유닛(451), 회전유닛(451)의 중심(회전축)을 벗어난 위치에 형성된 돌출유닛(453)을 포함하여 구성될 수 있다. 돌출유닛(453)은 제1지지부(410)과 연결되며, 바람직하게는 제1지지부(410)에 형성된 연결부위(411)에 연결될 수 있다. 여기서 연결부위(411)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 제1지지부(410)와 분리 가능한 형태로 형성될 수 있으며, 또는 제1지지부(410)와 일체로 형성될 수도 있다.Meanwhile, as illustrated in (b) of FIG. 5, the
Y축 구동모터(430)가 동작하면, 모터의 구동축(431)은 회전하게 되고, 구동축(431)과 연결된 회전유닛(451)은 원운동을 하게 된다. 회전유닛(451)의 원운동에 따라 돌출유닛(453)은 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 Y축 방향으로 좌우로 움직이는 운동을 하게 되고, 돌출유닛(453)과 연결된 제1지지부(410) 역시 Y축 방향으로 좌우로 움직이는 운동을 하게 된다. 결과적으로 제1지지부(410)에 의해 지지되는 외부자기장 인가장치(100)는 좌우로 움직이게 된다. 이에 따라 다수의 검출영역이 구비된 검체고정부(600)의 각 검체(700)에 외부자기장을 인가할 수 있다.When the Y-
도 5의 (d)는 검체고정부(600)의 예시를 도시한 것으로서, 샘플홀(61) 및 두 개의 검출영역(63)이 구비된 진단키트(60)를 나타낸 것이다. Y축 구동모듈(400)에 의해 외부자기장 인가장치(100)가 움직일 수 있게 됨에 따라, 도 5의 (d)에 도시된 바와 유사한, 검출영역이 다수 구비된 진단키트에 대해 멀티 측정이 가능하게 되어 측정과정에서의 효율성이 증진된다.5 (d) shows an example of the
도 6은 도 5의 Y축 구동모듈에 탄성체가 부착된 실시예를 도시한 것이다.FIG. 6 illustrates an embodiment in which an elastic body is attached to the Y-axis driving module of FIG. 5.
도 5 및 도 6을 참조하면, Y축 구동모듈은 일측이 제1지지부(410)에 연결된 제1탄성유닛(490)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 제1탄성유닛(490)의 타측은 외부자기장 인가장치(100)의 움직임에 영향을 받지 않는 고정된 부분에 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 또한 제1탄성유닛(490)은 스프링으로 형성됨이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 제1탄성유닛(490)으로 인해 외부자기장 인가장치(100)의 Y축 방향 움직임에 의한 흔들림을 방지하고 초기위치 셋팅시 위치를 보정할 수 있게 되어, 보다 정량적이고 신뢰도 높은 측정이 가능하게 된다.5 and 6, the Y-axis driving module may further include a first elastic unit 490 having one side connected to the
도 7은 본 발명의 Z축 구동모듈에 대한 실시예를 도시한 것이다.7 shows an embodiment of a Z-axis drive module of the present invention.
도 4 및 도 7를 참조하면, Z축 구동모듈(500)은 일측에 자기저항센서(200)가 결합된 제2지지부(510), 입출공간 내에 인입된 검체고정부(600)의 위치로 자기저항센서(200)를 수직이송하는 Z축 구동모터(530), Z축 구동모터(530) 및 제2지지부(510)와 연결되어 Z축 구동모터(530)의 동력을 제2지지부(510)로 전달하는 제2연결부(550)를 포함하여 구성될 수 있다. 4 and 7, the Z-axis driving module 500 is magnetized to the position of the
여기서 Z축 구동모터(530)의 종류는 DC모터인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 실시예에서 Z축 구동모터(530)는 감속비를 사용하여 10000rpm부터 1rpm까지 사용할 수 있음이 바람직하다.The type of the Z-
한편 제2연결부(550)는 피치조절유닛(551)을 포함하여 구성될 수 있다. 피치조절유닛(551)은 Z축 구동모터(530)의 구동축(531)과 접촉하는 부분에 형성되며, 톱니 형태의 구조를 가질 수 있다. 또한 본 실시예에서 피치조절유닛(551)에 형성된 톱니의 나사선 피치(pitch)는 1mm(밀리미터)부터 20mm(밀리미터)까지 사용할 수 있음이 바람직하다. 또한 제2연결부(550)의 구성 중 피치조절유닛(551)이 구비된 부분은 제2지지체(510)와 연결되어 있는 것이 바람직하다.On the other hand, the second connecting
본 실시예에서 Z축 구동모듈(500)은 자기저항센서(200)의 위치를 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있으며, 감지부를 통해 자기저항센서(200)의 초기위치를 일정하게 유지시킬 수 있다. 감지부에 대한 보다 자세한 내용은 도 8의 설명에서 후술한다.In this embodiment, the Z-axis driving module 500 may further include a sensing unit for sensing the position of the
본 실시예에 따르면 자기저항센서(200)의 상하이동시 최소이동거리를 1um(마이크로미터) 단위로 세밀하게 제어할 수 있으며, 이동속도 또한 자유롭게 제어할 수 있게 된다. 이에 따라 검체고정부(600)와 자기저항센서(200)간의 거리를 세밀하게 조절 가능하게 되고 거리에 민감한 자기저항센서(200)의 감도를 크게 높일 수 있게 되어, 정밀하고 신뢰도 높은 측정이 가능하게 된다.According to this embodiment, it is possible to finely control the Shanghai simultaneous minimum moving distance of the
도 8은 도 7의 Z축 구동모듈의 동작에 따른 자기저항센서의 이동을 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates the movement of the magnetoresistive sensor according to the operation of the Z-axis driving module of FIG. 7.
도 7 및 도 8을 참조하면, 검체고정부(600)가 자기저항센서(200)의 하부에 위치하면, Z축 구동모터(530)가 동작하여 구동축(531)을 회전시킨다. 구동축(531)과 톱니 형태로 맞물려 있는 제2연결부(550)의 피치조절유닛(551)은, 구동축(531)의 회전에 따라 하강하게 되고, 피치조절유닛(531)과 연결되어 있는 제2지지부(510) 역시 하강하게 된다. 이에 따라 자기저항센서(200)는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 측정을 위해 검체고정부(600)와 인접하도록 하강하게 된다.7 and 8, when the
한편 측정이 끝난 후 Z축 구동모터(530)는 상기의 경우와 반대방향으로 구동축(531)을 회전시켜 제2지지부(510)을 상승시키고, 이에 따라 자기저항센서(200)는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 상승하게 된다. 이때 감지부(570)는 자기저항센서(200)의 위치를 감지하여 그 신호를 제어부(800)로 전달할 수 있으며, 이에 따라 제어부(800)가 Z축 구동모터(530)를 제어함으로써 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 자기저항센서(200)가 일정한 위치에 위치하도록 할 수 있다.Meanwhile, after the measurement is finished, the Z-
여기서 감지부(570)는 광센서(Photo Electric Sensor)로 이루어짐이 바람직하다. 광센서는 광을 이용하여 비접촉으로 대상물체의 반사, 복사, 차광 등에 의하여 생기는 수광량의 크고 작은 차이에 의해 대상물의 유무, 대소, 명암 등을 감지하여 검출한 대상물체의 빛의 반사량과 차광량에 의해 생기는 반사량의 차이를 수광량에 따라 전기신호로 내어주는 센서이다. 감지부(570)가 광센서로 이루어지는 경우, 광센서는 빛을 자기저항센서(200)의 초기위치로 조사한다. 그리고 자기저항센서(200)의 상승으로 인해 조사하는 빛에 대한 반사광이 감소하는 경우 Z축 구동모터(530)의 동작을 정지시키는 방식으로 자기저항센서(200)의 초기위치를 일정하게 유지할 수 있다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 감지부(570)는 현재 개발되어 상용화되었거나, 향후 기술발전에 따라 구현 가능한, 자기저항센서(200)가 특정위치에 위치하는지 여부를 감지할 수 있는 모든 수단을 포함하는 개념이라 할 것이다.The
이에 따라 거리에 민감한 자기저항센서(200)의 감도를 크게 높일 수 있어, 정밀하고 신뢰도 높은 측정이 가능하게 되고, 측정이 끝난 후 또는 측정을 위한 대기시, 자기저항센서(200)가 일정한 곳에 위치할 수 있도록 함으로써 측정시 발생 가능한 오차를 감소시킬 수 있다.Accordingly, the sensitivity of the
도 9는 도 7의 Z축 구동모듈에 탄성체가 부착된 실시예를 도시한 것이다.FIG. 9 illustrates an embodiment in which an elastic body is attached to the Z-axis driving module of FIG. 7.
도 7 및 도 9을 참조하면, Z축 구동모듈은 일측이 제2지지부(510)에 연결된 제2탄성유닛(590)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 제2탄성유닛(590)의 타측은 제2지지부(510)의 움직임에 영향을 받지 않는 고정된 부분에 연결되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 또한 제2탄성유닛(490)은 스프링으로 형성됨이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 7 and 9, the Z-axis driving module may further include a second elastic unit 590 having one side connected to the
이러한 제2탄성유닛(490)으로 인해 자기저항센서(200)의 Z축 방향 움직임에 의한 흔들림을 방지하고 초기위치 셋팅시 위치를 보정할 수 있게 되어, 보다 정량적이고 신뢰도 높은 측정이 가능하게 된다.Due to the second elastic unit 490, it is possible to prevent shaking due to the Z-axis movement of the
도 10은 상술한 본 발명에 따른 검출시스템으로 검체의 출력신호를 측정하는 원리를 도시한 것이다. 측정의 일례로 검체고정부가 측정 카트리지, 보다 자세하게는 현장진단용 혈액분석을 수행하는 면역크로마토그래피 방식의 진단키트인 경우를 통해 작용례를 설명하기로 한다. 즉 상술한 구성에서 검체고정부를 진단키트로 구현한 경우의 검출적용례이다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Figure 10 illustrates the principle of measuring the output signal of the specimen with the above-described detection system according to the present invention. As an example of the measurement, the case will be described through the case where the sample fixer is an immunochromatography diagnostic kit that performs a measurement cartridge, more specifically, an on-site diagnostic blood analysis. That is, the detection application example of the case where the sample fixing part is implemented as the diagnostic kit in the above-described configuration. However, this is only one example, and the scope of the present invention is not limited thereto.
도 10을 참조하면, 검체고정부(600)인 진단키트(600)가 홀더유닛에 장착되고, 상술한 X축 구동모듈을 통해 외부자기장 인가장치의 하부에 형성된 검출공간으로 이송하게 된다.Referring to FIG. 10, the
이 경우 진단키트(600)에는 검체인 혈액샘플(700)이 샘플패드(sample pad; 610)에 투입되면, 분리패드(separation pad; 620)를 통해 혈구가 분리되고, 컨쥬게이션패드(conjugation pad; 630)에서 자성입자와 1차 항원항체결합(631)이 일어난다. In this case, in the
1차 결합된 자성입자는 다공성 멤브레인(640)의 검출영역(643)에서 2차 항원항체 결합(641)이 일어나게 되고, 이 경우 잔여 자성입자(642)는 흡수패드(absorption pad; 650)에 흡수된다.The primary coupled magnetic particles are the secondary antigen-antibody binding 641 occurs in the
2차 결합까지 완료되어 멤브레인(640)의 검출영역(643)에 붙어있는 자성입자들은 외부자기장 인가장치에 의해 자화되며, 자화된 자성입자 주위의 자기장의 변화를 본 발명에 따른 자기저항센서(200)를 이용하여 측정하게 된다. Magnetic particles that are completed until the secondary coupling and are attached to the
이때, X축 방향으로 수평이동하여 외부자기장 인가장치의 하부영역까지 이동한 진단키트와 자기저항센서(200)와의 측정거리는, 정밀한 측정을 위해서 매우 정확하게 조정이 되어야 하며, 이러한 기능은 상술한 제어부가 Z축 구동모듈을 제어함으로써 구현할 수 있게 된다. At this time, the measurement distance between the diagnostic kit and the
도시된 도 10의 도면에서 진단키트 상부에 도시된 자기장의 이미지 그림(M)은 검출영역(643)에서 2차 항원항체 결합(641)이 완료된 자성입자 주위에 작용하는 자기장의 형성이미지를 개념적으로 도시한 것이다.In the drawing of FIG. 10, the image (M) of the magnetic field shown on the upper part of the diagnostic kit conceptually forms an image of the magnetic field acting around the magnetic particle in which the secondary antigen-antibody binding 641 is completed in the
아울러, 보다 정확한 측정을 위해서는 홀더유닛을 제어부를 통해 제어하여 자기저항센서(200)의 측정방향과 동일한 방향(Q)으로 왕복운동시켜 변화되는 전기신호의 최대값(peak value)을 측정함이 바람직하다. 측정된 자기장의 세기는 측정하고자 하는 혈액 내의 단백질의 양에 비례하게 된다.In addition, for more accurate measurement, it is preferable to measure the peak value of the electric signal that is changed by controlling the holder unit through the control unit and reciprocating in the same direction (Q) as the measurement direction of the
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 변형 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as such, without departing from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many variations and modifications to the present invention are possible. Accordingly, all such suitable modifications and variations and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
10 : 검출기기
100: 외부자기장 인가장치 200: 자기저항센서
300: X축 구동모듈 310: 홀더유닛
320: 이송유닛 330: X축 구동모터
340: 가이드레일
400: Y축 구동모듈 410: 제1지지부
430: Y축 구동모터 450: 제1연결부
451: 회전유닛 453: 돌출유닛
490: 제1탄성유닛
500: Z축 구동모듈 510: 제2지지부
530: Z축 구동모터 550: 제2연결부
551: 피치조절유닛 570: 감지부
590: 제2탄성유닛
600: 검체고정부 610: 샘플패드
620: 분리패드 630: 컨쥬게이션패드
640: 멤브레인 643: 검출영역
645: 대조영역 650: 흡수패드
700: 검체 800: 제어부10: detector
100: external magnetic field applying device 200: magnetoresistance sensor
300: X axis drive module 310: holder unit
320: transfer unit 330: X axis drive motor
340: guide rail
400: Y-axis drive module 410: first support portion
430: Y-axis drive motor 450: first connection portion
451: rotation unit 453: protrusion unit
490: first elastic unit
500: Z-axis drive module 510: second support portion
530: Z-axis drive motor 550: second connection
551: pitch control unit 570: detection unit
590: second elastic unit
600: specimen fixation 610: sample pad
620: separation pad 630: conjugation pad
640: membrane 643: detection area
645: control area 650: absorption pad
700: specimen 800: control unit
Claims (19)
상기 검체에 외부자기장을 인가하고, 내부에 상기 검체고정부의 입출공간이 형성된 외부자기장 인가장치;
상기 외부자기장에 따른 검체의 자기적 성분을 검출하는 자기저항센서;
상기 외부자기장 인가장치와 연결되어 상기 입출공간 내에 인입된 상기 검체고정부의 위치로 상기 외부자기장 인가장치를 이동시키는 Y축 구동모듈;
상기 자기저항센서와 연결되어 상기 입출공간 내에 인입된 상기 검체고정부의 위치까지 상기 자기저항센서를 수직이동시키는 Z축 구동모듈;
을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
A sample fixing part to fix a sample to which magnetic particles are bound;
An external magnetic field applying device for applying an external magnetic field to the sample and having an entrance space of the sample fixing part therein;
A magnetoresistive sensor for detecting a magnetic component of the sample according to the external magnetic field;
A Y-axis driving module connected to the external magnetic field applying device to move the external magnetic field applying device to a position of the specimen fixing part inserted into the entry / exit space;
A Z-axis driving module connected to the magnetoresistive sensor to vertically move the magnetoresistive sensor to a position of the specimen fixing part inserted into the entry / exit space;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
상기 Y축 구동모듈은,
상기 외부자기장 인가장치를 지지하는 제1지지부;
상기 입출공간 내 상기 검체고정부의 위치로 상기 외부자기장 인가장치를 이송하는 Y축 구동모터;
상기 Y축 구동모터 및 상기 제1지지부와 연결되어 상기 Y축 구동모터의 동력을 상기 제1지지부로 전달하는 제1연결부;
을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 1,
The Y-axis drive module,
A first support part supporting the external magnetic field applying device;
A Y-axis driving motor for transferring the external magnetic field applying device to the position of the specimen fixing part in the entry / exit space;
A first connection part connected to the Y-axis drive motor and the first support part to transfer power of the Y-axis drive motor to the first support part;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
상기 제1연결부는,
상기 Y축 구동모터의 구동축과 연결되어 회전하는 회전유닛;
상기 회전유닛의 중심을 벗어난 위치에 형성되어 상기 제1지지부와 연결되는 돌출유닛;
을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 2,
The first connection portion,
A rotating unit connected to the driving shaft of the Y-axis driving motor to rotate;
A protruding unit formed at a position outside the center of the rotating unit and connected to the first support part;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
상기 Y축 구동모듈은,
일측이 상기 제1지지부와 연결되어 상기 외부자기장 인가장치의 흔들림을 방지하는 제1탄성유닛;
을 더 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 3,
The Y-axis drive module,
A first elastic unit having one side connected to the first support part to prevent shaking of the external magnetic field applying device;
Detection system using a magnetoresistive sensor further comprising.
상기 Z축 구동모듈은,
일측에 상기 자기저항센서가 결합된 제2지지부;
상기 입출공간 내에 인입된 상기 검체고정부의 위치로 상기 자기저항센서를 수직이송하는 Z축 구동모터;
상기 Z축 구동모터 및 상기 제2지지부와 연결되어 상기 Z축 구동모터의 동력을 상기 제2지지부로 전달하는 제2연결부;
를 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 1,
The Z-axis drive module,
A second support part having the magnetoresistive sensor coupled to one side thereof;
A Z-axis driving motor for vertically transferring the magnetoresistive sensor to the position of the specimen fixing portion inserted into the entry space;
A second connection part connected to the Z axis driving motor and the second support part to transfer power of the Z axis driving motor to the second support part;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
상기 Z축 구동모터의 구동축과 접촉하는 부분에 형성된 피치조절유닛;
을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 5, The second connecting portion,
A pitch adjusting unit formed at a portion in contact with the driving shaft of the Z-axis driving motor;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
일측이 상기 제2지지부와 연결되어 상기 자기저항센서의 흔들림을 방지하는 제2탄성유닛;
을 더 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 6, wherein the Z-axis drive module,
A second elastic unit having one side connected to the second support part to prevent shaking of the magnetoresistive sensor;
Detection system using a magnetoresistive sensor further comprising.
상기 제2지지부의 일측에 형성되어 상기 자기저항센서의 위치를 감지하는 감지부;
를 더 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 6, wherein the Z-axis drive module,
A detection unit formed at one side of the second support unit to detect a position of the magnetoresistive sensor;
Detection system using a magnetoresistive sensor further comprising.
상기 검체고정부를 수용하여 상기 자기저항센서의 하부로 수평이동을 수행하는 X축 구동모듈;
을 더 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the detection system,
An X-axis driving module accommodating the specimen fixing unit and performing horizontal movement to the lower portion of the magnetoresistive sensor;
Detection system using a magnetoresistive sensor further comprising.
상기 X축 구동모듈은,
상기 검체고정부를 수용하는 홀더유닛;
상기 홀더유닛을 상기 자기저항센서의 하부로 이동시키는 이송유닛과 X축 구동모터;
를 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 9,
The X-axis drive module,
A holder unit for accommodating the specimen fixing unit;
A transfer unit and an X-axis driving motor for moving the holder unit below the magnetoresistive sensor;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
상기 검출시스템은,
상기 자기저항센서의 검출신호를 분석하고, 상기 구동모듈의 동작을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method of claim 10,
The detection system,
A controller which analyzes a detection signal of the magnetoresistive sensor and controls an operation of the driving module;
Detection system using a magnetoresistive sensor further comprising.
상기 검체고정부는,
항원을 포함하는 바이오 물질이 고정된 측정 카트리지 또는 멤브레인인 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method of claim 11,
The sample fixing section,
A detection system using a magnetoresistive sensor which is a measuring cartridge or a membrane in which a biomaterial containing an antigen is fixed.
상기 검체고정부는,
상기 자성입자와 결합된 검체를 고정하는 검출영역이 적어도 하나 이상 구비되어 있는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method of claim 12,
The sample fixing section,
Detection system using a magnetoresistance sensor is provided with at least one detection area for fixing the sample coupled to the magnetic particles.
상기 검출시스템을 수용하는 케이스;
상기 케이스의 외부로 상기 검출신호의 분석결과를 디스플레이하는 디스플레이부;
상기 검출신호의 분석결과를 외부로 출력할 수 있는 프린터부;
를 더 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method of claim 11,
A case accommodating the detection system;
A display unit which displays an analysis result of the detection signal to the outside of the case;
A printer unit for outputting an analysis result of the detection signal to the outside;
Detection system using a magnetoresistive sensor further comprising.
상기 자기저항센서에 제1방향인 수평방향으로 자기장을 인가시키는 제1인가유닛;
상기 자기저항센서에 제2방향인 수직방향으로 자기장을 인가시키는 제2인가유닛;
을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 11, wherein the external magnetic field applying device,
A first application unit for applying a magnetic field to the magnetoresistive sensor in a horizontal direction in a first direction;
A second application unit for applying a magnetic field to the magnetoresistive sensor in a vertical direction in a second direction;
Detection system using a magnetoresistive sensor comprising a.
상기 제1인가유닛은, 솔레노이드 코일, 헬름홀츠(Helmholtz) 코일, 전자석 요크, 영구자석 중에서 하나 이상을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 15,
The first application unit, the detection system using a magnetoresistive sensor comprising at least one of a solenoid coil, Helmholtz coil, electromagnet yoke, permanent magnet.
상기 제2인가유닛은, 솔레노이드 코일, 헬름홀츠(Helmholtz) 코일, 전자석 요크 중에서 하나 이상을 포함하는 자기저항센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 15,
The second application unit is a detection system using a magnetoresistive sensor comprising at least one of a solenoid coil, a Helmholtz coil, an electromagnet yoke.
상기 제2인가유닛에 발생되는 자기장은 직류(DC)전류에 의해 형성되는 자기저항 센서를 이용한 검출시스템.
The method according to claim 15,
The magnetic field generated in the second application unit is a detection system using a magnetoresistive sensor is formed by a direct current (DC) current.
상기 자기저항센서는 거대자기저항(Giant Magneto Resistance, GMR)센서인 자기저항센서를 이용한 검출시스템.The method according to claim 15,
The magnetoresistive sensor is a detection system using a magnetoresistive sensor which is a giant magneto resistance (GMR) sensor.
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